Исследование червей проливает свет на транспорт гема у людей, паразитов и проблему дефицита железа

Используя микроскопического червя C. elegans, команда профессора Икбала Хамзы из Университета Мэриленда обнаружила ключевой элемент в загадке того, как люди и другие организмы безопасно перемещают железо в теле. Результаты, опубликованные в журнале Cell, могут привести к новым методам лечения древних болезней — инфекций, вызванных паразитическими червями (поражают более четверти населения мира), и дефицита железа (главного пищевого расстройства в мире).

Исследуя C. elegans, команда идентифицировала белок HRG-3, который транспортирует гем из кишечника матери к её развивающимся эмбрионам. Это открытие развивает более ранний прорыв: три года назад та же группа обнаружила белок HRG-1, общий для людей и червей, который переносит гем из окружающей среды в кишечник C. elegans.

Железо жизненно необходимо, но, являясь свободным радикалом, оно также токсично. Организмы связывают его с белками-переносчиками для безопасного перемещения. Важнейшее железосодержащее соединение — гем в гемоглобине, который переносит кислород.

Хамза начал изучать транспорт гема в 2003 году. В 2008 году его команда обнаружила, что белок HRG-1 доставляет гем в кишечник червя. В текущем исследовании учёные изучили следующий шаг: как гем перемещается из кишечника в другие части тела, выбрав в качестве модели перенос от матери к эмбрионам.

C. elegans идеально подходит для таких исследований по нескольким причинам:

• Он не синтезирует гем самостоятельно, а получает его, поедая бактерии в почве. Это даёт учёным контроль над количеством поступающего гема.
• Черви прозрачны. Добавив флуоресцентную метку к гему, можно визуально отслеживать его перемещение в теле.
• Они генетически схожи с паразитическими червями (анкилостомами, власоглавами), которые также получают гем из внешних источников.

Открытие указывает, что путь транспорта гема, опосредованный белком HRG-3 к развивающимся яйцам, является перспективной мишенью для новых методов борьбы с паразитическими червями. Более 2 миллиардов людей заражены такими паразитами.

«Поняв пути транспорта гема и у людей, и у червей, мы можем использовать генные мишени, чтобы доставлять “замаскированные” под гем лекарства, чтобы избирательно убивать паразитов, не вредя хозяину», — говорит Хамза.

Исследования транспорта гема также открывают возможности для новых терапевтических подходов в лечении дефицита железа. На основе открытий в биологии гема Хамза со-основал компанию HemeCentric, Inc. для разработки противопаразитарных препаратов и железосодержащих добавок на основе гема.